Определение концентрации растворов с помощью рефрактометра

Упражнение №1. Определение показателя преломления и концентраций растворов глицерина

Для определения неизвестной концентрации глицерина (в работе даны для исследования три различных раствора - Х₁ %, Х₂ % и Х₃ %) с помощью рефрактометра получают сначала показатель преломления растворов известной концентрации (0%, 20%, 40% и 60%), а затем - исследуемых растворов (Х₁ %, Х₂ % и Х₃ %). После этого строится калибровочный график зависимости показателя преломления от известных концентрации 0%, 20%, 40% и 60% (аналогичный рис.6). По калибровочному графику по измеренным значениям показателя преломления исследуемых растворов находят их концентрации .

Выполнение упражнения

 

1 – корпус; 2 – маховик; 3 – заглушка; 4 – окуляр; 5 – маховик; 6 – оправа осветительной призмы; 7 – заслонка;

8 – осветитель; 9 – термометр; 10 – блок питания;

11 – оправа измерительной призмы; 12 – упаковка

 

Рисунок 5. Внешний вид рефрактометра ИРФ-454 Б2М

 

1. Открыть заслонку 7 (рис.5) и поднять подвижную оправу 6 с осветительной призмой.

2. На измерительную призму 11 пипеткой осторожно, не касаясь призмы, нанести одну-две капли исследуемой жидкости. Осветительную призму опустить и прижать ее застежкой 2.

3. Включить прибор в сеть.

4. Откинуть зеркальце, которое находиться на корпусе прибора.

5. Вывинтить окуляр 4 до упора. Затем повернуть его по часовой стрелке до тех пор, пока перекрестие в верхней части освещенного поля зрения не будет видно резко. Одновременно он фокусируется на резкость изображения шкалы в нижней части поля зрения.

6. Вращением маховика 2 навести границу светотени точно на перекрестие и по шкале показателей преломления снять отсчет. Индексом для отсчета служит вертикальный штрих. Цена деления шкалы – 5∙10^-4.

7. Цветовая окраска границы светотени, если она появилась, устраняется вращение маховика 5.

8. Для каждого раствора произвести измерения 3 раза и данные занести в табл. 1.

9. Построить график зависимости средних значений показателя преломления от известных концентраций растворов.

10. По графику, зная показатели преломления неизвестных растворов, найти их концентрации (С_х1,С_х2,С_х3) и данные занести в таблицу 1.

 

Таблица 1

Показатель преломления исследуемых растворов глицерина

№ п/п	Дистилл. вода (0%)	20%	40%	60%	X1%	X2%	X3%
1
2
3
Среднее
Концентрация растворов Сх:

 

 

 

 

Рисунок 6. Примерный вид калибровочного графика

 

Упражнение №2. Определение процентного содержания сахара в растворе

1. Аналогично упражнению №1 по нижней шкале прибора найти процентное содержание сахара в растворах №1 и №2 с учетом поправки на температуру в соответствии с таблицей 3.

 

Указания по пользованию таблицей №3

Так как шкала прибора проградуирована при температуре 20°С, то при отсутствии подключенного к прибору термостата при других значениях температуры раствора, найденное по прибору, процентное содержание сахара уточняется. Например, если измерения производились при температуре 24°С и отсчет по шкале прибора составил 15,20%, то по таблице № 3 находим поправку (≈ для 15%), которая составит +0,29%. Тогда получим окончательный результат: C_х = 15,20% + 0,29% = 15,49%.

2. Результаты измерений занесите в таблицу 2.

3. Выключите рефрактометр, протрите призмы рефрактометра дистиллированной водой.

Таблица 2

 

Содержание сахара (в %) по шкале прибора	Поправка на температуру (в %)	Окончательный результат (в %)
Раствор сахара №1
Раствор сахара №2

 

 

Таблица 3

 

Поправка на температуру при определении сахара

в растворе по правой шкале

Температура раствора в °С	Процент содержания сахара в растворе 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30%
	От найденного содержания сахара по прибору необходимо отнять вышеуказанные значения концентрации 0,27 0,29 0,31 0,33 0,34 0,34 0,35 0,22 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,28 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,21 0,21 0,12 0,13 0,13 0,14 0,14 0,14 0,14 0,06 0,06 0,06 0,07 0,07 0,07 0,07
	К найденному содержанию сахара необходимо прибавить нижеуказанные значения концентрации 0,06 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,13 0,13 0,14 0,14 0,15 0,15 0,15 0,19 0,20 0,21 0,22 0,22 0,23 0,23 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,30 0,31 0,33 0,35 0,36 0,37 0,37 0,38 0,39 0,40 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,50 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,56 0,57 0,60 0,61 0,62 0,62 0,63

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Законы преломления света.

2. Абсолютный и относительный показатели преломления, связь между ними, их физический смысл.

3. Зависимость показателя преломления вещества от его диэлектрической и магнитной проницаемости.

4. Явления полного внутреннего отражения и предельного преломления, предельные углы.

5. Ход лучей в рефрактометре (два случая).

6. Волоконная оптика и ее применение в медицине.

7. Дисперсия света (нормальная и аномальная).

 

Лабораторная работа №14